JP2583593B2 - 光学素子成形型の清浄方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ガラス素材を加熱軟化して高精度な一対の
成形用型にて光学素子を成形する成形型の清浄方法に関
する。

〔従来の技術〕

一般にガラス素材を成形用型にて成形するプレス成形
においては、高温下にてガラス素材と成形用型の反応に
よる成形用型面に発生するガラスの融着が問題であっ
た。例えば、特開昭60−210534号公報においては、成形
用型に生ずるガラスの融着について、ガラス成分の析出
による影響としてガラス素材に予め薄膜を付着してガラ
ス成分の析出を防止することが記載されている。また特
開昭62−162629号公報においては、ガラス融着は、成形
雰囲気のO₂濃度が大きく影響しているとし、成形中のO₂
濃度の変化により、ガラスの融着を防止し、型の清浄を
制御できることが記載されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし上記特開昭60−210534号公報においては、高温
下で薄膜自体が成形用型との融着を生じる。また非球面
量の大きなレンズの場合は、大変形の為、薄膜にワレを
生じるなどの欠点があった。また特開昭62−162629号公
報では、O₂濃度による制御が記載されているが、成形用
型へのガラスの融着は、その要因ばかりでなく、他の要
因も多く存在するため、融着の防止がしきれず、成形中
に、必ず発生するため、型の寿命の点で大きな欠点があ
った。

本発明は、上記諸欠点を除去した成形用型において、
ガラスの融着が生じた場合簡単な方法で、成形用型から
ガラスの融着を除去する清浄方法を提案することを目的
とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、ガラス素材を加熱軟化し、一対の成形用型
間に搬送して成形する光学素子の成形方法において、所
定数を成形した成形型に上記成形素材の硝材よりも転移
点の高い硝材にて所望数成形することにより型面のガラ
ス融着を除去する光学素子成形型の清浄方法である。

〔作 用〕

本発明はプレス成形に用いるガラス素材として、主成
形素材に対し、転換点（融点）が高く、望ましくはクラ
ンク系の硝種で例えばSK,BK,SSK,LaK,K,FKなどのガラス
素材を用いると共に成形型の温度を変えずに成形を行
う。即ちガラス素材を加熱して、光学素子を成形するこ
とにより成形金型間に生じるガラス素材より転移点の高
いガラス素材にて所望数成形することにより、ガラス融
着は転移点が高いガラス素材と反応し埋め込まれるよう
な形で成形型より剥ぎ取られるようにした光学素子成形
型の清浄方法である。なお転移点が高いクラウン系の硝
種は、鉛成分が０％のもの（SK16,SK20,BK等）や鉛成分
を含有するもの（SK1は、0.5％,SSK1は４％,LaK10は6.1
％,K2は6.5％,K8は2.8％）もあるが成形用温度も転移点
よりもかなり低く、また成形圧力も低くするため成形用
型に融着することはない。

〔実施例〕

本発明の実施例を図に基づいて説明する。第１図は、
本発明の光学素子成形工程を示す概念図である。この概
念図に基づいて、本発明の工程を説明する。

図に示す円柱形状で一端面を被加工光学素子の形状に
対応形成された上型１が、上記端面を下方向に位置して
装置に固設されている。また上型と同形状に形成された
下型２が、上記上型の成形端面と対応配設して装置に上
下駆動するように押圧成形装着が配設されている。上記
押圧成形装置に隣接した位置に円筒形ドーム型の加熱炉
３が配設されている。この加熱炉３は２重筒に構成さ
れ、その外筒と内筒間に所望の間隔を設けて熱線などの
加熱手段を配設構成している。

上記加熱炉３と隣接して帯状の搬送アーム４が上記加
熱炉３内に挿入出するように構成されている。

この搬送アーム４の先端上面には被加工レンズを加熱
炉３内に載置搬送するための搬送具５が配設されてい
る。この搬送具５の上面は、被加工ガラス素材を載置す
るよう形成され、その形成面に被加工ガラス素材６が載
置されている。

上記概念構成においての本発明の第１実施例を説明す
る。

（第１実施例） 硝種SF8（転移点443℃）を両凸レンズ形状に成形され
た、即ち押圧成形型により成形されたガラス素材を所定
を研削，研磨により所定のレンズ形状に近似加工された
ガラス素材６を第１図に示すように搬送具５に載置し、
その搬送具５を搬送アーム４上に載置する。続いて搬送
アーム４の駆動によりガラス素材６は、加熱炉３内に搬
送される。この場合加熱炉３の温度は、630℃に予め設
定されている。この加熱炉３内にガラス素材６を２分間
加熱される。

加熱炉６により加熱されたガラス素材６は、搬送アー
ム４にて更に移動（搬送）されて超精密に仕上形成され
かつ予め転移点温度近くに保持された上型1,下型２間に
搬送されて、下型２の上端面（被加工レンズ形状に形成
された）に載置される。ガラス素材６を載置した下型２
は、上昇し、上型１の端面とにより押圧成形される。

押圧成形されたガラス素材６は、下型２の下降により
搬送アーム４に載置されて外部に取り出される。

この取り出しによりガラス素材６は、光学面を有し光
学素子となる。

取り出しを終わった搬送アーム４は、次のガラス素材
を上記同様に載置搬送し加熱成形を繰り返し行われる。

上記成形された光学素子の表面を観察することにより
上記成形工程の成形用型1,2に押圧面にガラスの融着部
が生じたか否か判断できる。この場合のガラスの融着の
影響による光学素子表面の欠陥が所定の品質規格以上に
なった時点で成形を中断する。例えば上記時点を予め設
定しその成形数を仮に65ショット目として光学素子表面
の欠陥が品質規格以下になったものとして判断し、成形
を中断する。この中断に変わり次にガラス素材として硝
種SK20（転移点538℃）を使用して前工程と同様に行う
ものである。即ちガラス素材６は上記と同様に成形型に
より両凸レンズに成形され所定の研削・研磨により所定
のレンズ形状に近似加工されたガラス素材６（SK20）を
搬送具５に載置し、更に搬送アーム４に載置して加熱炉
３を経て成形型1,2にて成形を行う。この場合において
加熱炉３の温度は720℃に予め設定しておく。また押圧
成形型1,2の押圧力は10kg/cm²程度に予め設定されて行
われる。上記押圧成形型1,2の温度は変更せず（前回硝
種SF8と同様）にガラス素材６の転移点付近温度に保持
しておく。

硝種SK20は、PbOを含まないため成形用型との融着は
生じ難く、かつ成形用型1,2の温度がSK20の転移点温度
に比し低く設定されているのでSK20に対しては、活性温
度ではなくガラスとの反応を助長する作用は行われな
い。また、成形圧力が低いため成形押圧による衝撃など
が起こらない。このため成形用型1,2とガラス素材（SK2
0）との融着は生じないものである。

上記諸要素と諸条件にてガラス素材６（SK20）を５シ
ョット成形する。この場合条件的には反転性は得られな
いものであるが、ガラス素材６は成形型全面と接触して
いるものである。更に成形したガラス素材６の光学表面
の欠陥を観察すると、１ショット目は、前回（SF8）の6
5ショット面の成形レンズ時とほぼ対応した部分に欠陥
が確認され、2,3ショット目で欠陥の大きさが縮小し
て、4,5ショット目では、欠陥が所定の品質規格内に収
まった。即ち欠陥の無い状態に戻った。

上記欠陥の無くなった状態になった時点で再び加熱炉
３の温度を630℃に設定し、ガラス素材６（硝種SF8）を
再び押圧成形を行うのである。

これによりガラス素材６（硝種SF8）は欠陥の無い、
即ち品質のよい光学素子が成形される。また連続成形中
において再び欠陥が増加したときは、再びガラス素材
（硝種SK20）６に切り換えて成形して欠陥を無くした
後、ガラス素材（硝種SF8）６に切り換えて成形するこ
と繰り返して行うものである。

上記したような本実施例によればガラス素材の成形の
途中にて鉛成分が０％でSF8より転移点の高いSK20の成
形を行うことにより光学表面に生じた欠陥を解消せしめ
て品質のよい光学素子を同一の成形型にて連続成形する
ことを可能としたので生産性の向上と成形型のメンテナ
ンスのための温度を常温にするなどの時間が必要としな
い大幅な工数を激減する効果を奏している。

（第２実施例） 第２実施例において、上記本発明の概念および第１実
施例と同意語および同一工程における用語，同一構成に
ついては、同一符号を用いその説明を省略する。

第２実施例においてのガラス素材６は、硝種BaSF08
（転移点550℃）による成形である。上記第１実施例と
同様に両凸レンズ成形に成形された、即ち押圧成形型に
より成形されたガラス素材を所定の研削，研磨により所
定のレンズ形状に近似加工されたガラス素材（BaSF08）
６を第１図に示すように搬送具５に載置し、その搬送具
５を搬送アーム４に載置し、続いて搬送アーム４にて加
熱炉３内に搬送されて加熱し、更に搬送アーム４は移動
して押圧成形型1,2に搬送されて、上型1,下型２間に載
置して下型２の上昇にて押圧成形される。

上記の加熱工程の場合において、ガラス素材６が加熱
される加熱炉３の温度は、730℃に予め設定されてい
る。また加熱時間は、２分間である。

上記押圧成形工程が終わると下型２が下降し、ガラス
素材６は、光学面を有する光学素子となる。成形された
光学素子は再び搬送アーム４上に載置されて、外部に取
り出されて工程を終了する。

上記のガラス素材成形工程を以後連続繰り返し行わ
れ、所定数の成形された時点で光学素子の光学表面を観
察し、成形用型1,2にガラスの融着が生じているか否か
チェックする。上記融着がガラスに影響する、即ち光学
素子表面の欠陥が所定の品質規格以下になっているとき
は成形を中断する。上記融着のチェックにおける判断
は、例えば本実施例においては、40ショット目にて光学
素子表面の欠陥（ガラス融着）が品質規格以内になった
と判断し成形を中断した。

上記ガラス融着除去するためのガラス素材６として別
異のガラス素材硝種SK16（転移点648℃）を用いて成形
する。この成形方法も上記ガラス素材６（硝種BaSF08）
と同一工程を同一成形型にて行うのである。即ち上記ガ
ラス素材６（硝種BaSF08）と同様に鏡面加工されたガラ
ス素材（SK16）６を搬送アーム４に載置し、加熱炉３内
に搬送して加熱する。この加熱炉３内の温度は780℃に
予め設定されている。所定時間を経て加熱されたガラス
素材（SK16）６は次に押圧成形工程に搬送される。即ち
成形上型１と下型２に搬送されて下型２上に載置され、
下型２の上昇により押圧成形される。この場合の押圧力
は10kg/cm²程度に予め設定されている。上記成形時の温
度は、ガラス素材６（硝種BaSF08）の成形時温度と同一
（変更せず）でガラス素材６の転移点（550℃）付近温
度に保持されている。ガラス素材（硝種SK16）６は、Pb
Oを含まないため成形用型1,2との融着は生じ難く、成形
用型1,2温度がSK16の転移点温度に比し、低く設定され
ているのでガラス素材（硝種SK16）６に対しては、活性
温度ではなくガラスとの反応を助長する作用は、行われ
ない。また成形圧力が低いため成形押圧による衝撃など
は起こらない。このため成形用型1,2とガラス素材（硝
種SK16）６との融着は生じないものである。

ガラス素材（硝種SK16）６は、ガラス素材（硝種BaSF
08）６に対して、転移点温度が高く、ガラス素材（BaSF
08）６の軟化点近くなり、ガラス素材（SK16）６にガラ
ス素材（BaSF08）６を融着する作用が生じる。

上記諸条件下でガラス素材（SK16）６を５ショット成
形した。条件的に反転性は得られないものであるが、ガ
ラス素材（SK16）６は、成形型1,2の型全面と接触して
いるものである。

成形された光学素材（SK16）６の光学表面の欠陥を観
察すると、１ショット目は、前回（BaSF08）の最終ショ
ット目、即ち40ショット目の成形光学素子の欠陥位置と
ほぼ対応部分に欠陥が確認され、2,3ショット目で欠陥
の大きさが縮小しているのが確認され、更に4,5ショッ
ト目では、光学表面の欠陥は無い状態となり、所定の品
質規格内に納まった。

上記５ショットの成形を終了した後加熱炉３の温度を
730℃に設定し、前回のガラス素材（BaSF08）６の成形
を再び行う。

上記のように再び押圧成形された光学素子の光学表面
は、品質規格内の成形品として連続成形される。

また連続成形中において再び欠陥が増加したときは、
ガラス素材（硝種SK16）６に切り換えて成形し、所定数
成形後欠陥を無くした後ガラス素材（硝種BaSF08）６に
切り換えて成形することを繰り返して行うものである。
上記のように本実施例によれば成形途中で鉛成分が０％
でガラス素材（BaSF08）６より転移点の高いガラス素材
（SK16）６の成形を行うことにより光学表面に生じた欠
陥を解消せしめて品質のよい光学素子を同一の成形型に
て連続成形することを可能としたので生産性の向上と成
形型のメンテナンスのための温度を常温にするなどの時
間と労力を必要としないなど大幅に工数を激減した。

（第３実施例） 第３実施例において、上記した本発明の概念および第
１実施例，第２実施例と同意語および同一工程における
用語，同一構成については、同一符号を用いその説明を
省略する。

第３実施例においてのガラス素材６は硝種LLF6（転移
点453℃）により成形を行う平凸レンズの成形である。

上記第２実施例と同様にガラス素材６を押圧成形型に
より成形されたガラス素材を所定の研削，研磨により所
定のレンズ形状に近似加工されたガラス素材（硝種LLF
6）６を第１図に示すように搬送具５に載置し、その搬
送具５を搬送アーム４に載置し、続いて搬送アーム４に
て加熱炉３内に搬送されて加熱し、更に搬送アーム４に
押圧成形型1,2に搬送されて、上型1,下型２間に載置し
て下型２の上昇によりガラス素材６は押圧成形される。

上記の加熱工程の場合においてガラス素材（硝種LLF
6）６が加熱される加熱炉３の温度は、660℃に予め設定
されている。また加熱時間は、２分間である。

加熱されたガラス素材（硝大LLF6）６は、搬送アーム
４の移動により次工程である押圧成形用型の上型１と下
型２上間に載置して下型２の上昇にて押圧成形される。

また上記押圧成形用型1,2は、予め転移点温度付近に
保持されている状態でガラス素材６を押圧成形される。
上記押圧成形工程が終わると下型２が下降し、ガラス素
材（硝種LLF6）６は、光学面を有する光学素子となる。
成形された光学素子は、再び搬送アーム４上に載置され
て外部に取り出されて工程を終了する。

上記ガラス素材成形工程を連続繰り返し行われ、所定
数の成形された時点で光学素子の光学表面を観察し、成
形用型1,2にガラスの融着が生じているか否かをチェッ
クする。上記融着がガラスに影響する、即ち光学素子表
面の欠陥が所定の品質規格以内になっているときは、成
形を中断する。

上記融着のチェックにおける判断は、例えば本実施例
においては、80ショット目にて光学素子の表面の欠陥
（ガラス融着）が品質規格以下になったと判断し成形を
中断した。

上記ガラス融着除去するためガラス素材６として別異
のガラス素材（硝種BK7）６（転移点565℃）を用いて成
形する。この成形方法も上記ガラス素材（硝種LLF6）６
と同一工程を同一成形型にて行うのである。即ち上記ガ
ラス素材（硝種BK7）と同様に鏡面加工されたガラス素
材（BK7）を搬送アーム４に載置し、加熱炉３内に搬送
して加熱する。この加熱炉３内の温度は、740℃に予め
設定されている。

所定時間を経て加熱されたガラス素材（BK7）６は、
次工程に移送されて押圧成形される。即ち上型1,下型２
間に挿入された下型２上に載置され、下型２の上昇によ
り押圧成形される。この場合の押圧力は10kg/cm²程度に
予め設定されている。また上記押圧時の型1,2の温度は
ガラス素材（硝種LLF6）６の成形時温度と同一（変更せ
ず）で保持されている。即ちガラス素材（硝種BK7）６
はガラス素材（硝種LLF6）６の成形時と同様の温度453
℃付近の温度に保持される。

上記ガラス素材（硝種BK7）６は、PbOを含まないため
成形用型1,2との融着は、生じ難く、成形用型1,2の温度
がガラス素材（硝種BK7）６の転移点温度に比して低く
設定されていて、ガラス素材（BK7）６に対しては活性
温度ではなく、ガラスとの反応を助長する作用は、行わ
れない。また成形圧力が低いため成形押圧による衝撃な
どは起こらない。このため成形用型1,2とガラス素材
（硝種BK7）６との融着は生じないものである。

ガラス素材（硝種BK7）６は、ガラス素材（硝種LLF
6）６に対して、転移点温度が高く、ガラス素材（LLF
6）６の軟化点近くなり、ガラス素材（BK7）６にガラス
素材（LLF6）６を融着する作用を生じる。

本実施例においては、上記諸条件下でガラス素材（BK
7）６を５ショット成形した。

条件的に反転性は得られないものであるが、ガラス素
材（BK7）６は成形型1,2の型全面と接触しているもので
ある。

成形された光学素子（BK7）６の光学表面の欠陥を観
察すると、１ショット目は、前回（LLF6）の最終ショッ
ト目即ち80ショット目の成形光学素子の欠陥位置とほぼ
対応部分に欠陥が確認され、2,3ショット目で欠陥の大
きさが縮小しているのが確認され、更に4,5ショット目
では、光学表面の欠陥は無い状態となり所定の品質規格
内に納まった。

上記５ショットの成形を終了した後加熱炉３の温度を
660℃に設定して、前回のガラス素材（硝種LLF6）６の
成形を再び行う。上記のように再び押圧成形された光学
素子の光学表面は、品質規格内の成形品として連続成形
される。

また連続成形中において再び欠陥が増加したときは、
ガラス素材（硝種BK7）６に成形を切り換えて成形し所
定数の成形後欠陥を無くした後ガラス素材（硝種LLF6）
６に切り換えて成形することを繰り返して行うものであ
る。

上記のように本実施例によれば成形途中で鉛成分が０
％でガラス素材（硝種LLF6）より転移点の高いガラス素
材（硝種BK7）６の成形を行うことにより光学表面に生
じた欠陥を解消せしめて品質のよい光学素子を同一の成
形型にて連続成形することを可能としたので生産性の向
上と成形型のメンテナンスのための温度を常温にするな
どの時間と労力が必要としないなど大幅に工数を激減し
た。

〔発明の効果〕

上記構成および方法による本発明によれば、押圧成形
型に微小焼付きが生じても、異質の素材を用いて成形す
ることにより直に除去することができ、再び同一の成形
用型にて成形を行うことが可能となるため成形中断の時
間および労力が削減され成形タイムの短縮と、型の寿命
の向上と、相埃って生産性の向上と、品質の確保などが
得られる効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の作業工程順を示す側面よりの概略平
面図である。 １……上型 ２……下型 ３……加熱炉 ４……搬送アーム ５……搬送具 ６……ガラス素材

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガラス素材を加熱軟化し、一対の成形用型
   間に搬送して成形する光学素子の成形方法において、所
   定数を成形した成形型に成形素材の硝材よりも転移点の
   高い硝材にて所定数成形することにより成形型の成形面
   のガラス融着を除去することを特徴とする光学素子成形
   型の清浄方法。